Agricultura Botánica y Genética Estados Unidos

Los científicos identifican elementos moleculares específicos que regulan el desarrollo de las raíces

Los científicos identifican elementos moleculares específicos que regulan el desarrollo de las raíces
Plantas de Brachypodium cultivadas en el fitotrón EMSL. Las raíces de las plantas se recolectaron en diferentes etapas de desarrollo para su fenotipado y análisis molecular. A) Desarrollo foliar; B / C) El macollamiento temprano y tardío es cuando surgen nuevos brotes después de que el brote padre inicial crece a partir de una semilla; D) Arranque / rumbo: a medida que la cabeza sube por el tallo, la hoja superior comienza a hincharse, lo que indica que la planta está casi lista para florecer. Crédito: Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico

Los científicos de plantas del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico han recopilado el conjunto de datos a nivel genético más completo, y el primero, del proceso de enraizamiento en un modelo de hierba con flores, Brachypodium. 


por Andrea Starr, Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico


Es una hazaña que acerca a los científicos a aumentar la productividad de los cultivos para alimentar a la creciente población mundial y producir cultivos específicamente para la bioenergía.

Las relaciones del genotipo de la raíz (características genéticas) con el fenotipo de la raíz (forma, morfología o características físicas) durante el desarrollo de la planta no se comprenden bien. Los factores ambientales modifican el tamaño y la forma de las raíces, pero a nivel celular y molecular, las plantas aún controlan su crecimiento en respuesta a factores internos.

Usando el laboratorio de plantas, o fitotrón, en el Laboratorio de Ciencias Moleculares Ambientales (EMSL), los investigadores analizaron cuatro etapas del desarrollo de las raíces en Brachypodium distachyon, un pasto simple de ciclo de vida corto. Sus hallazgos se publicaron recientemente en Scientific Reports .

«Dejamos que las plantas crezcan naturalmente y luego las estudiamos en intervalos de tiempo específicos», dijo el autor correspondiente Amir H. Ahkami. «Esto nos ayuda a determinar cuándo esperar un cambio de crecimiento en lugar de simplemente saber que va a suceder».

El equipo cosechó raíces en las etapas de desarrollo de hojas, macollos tempranos, macollos tardíos y arranque / cabeceo. Para cada uno, monitorearon la forma de la raíz y cuantificaron las expresiones de genes en las células dentro de las raíces. 

Aprendieron que múltiples procesos biológicos , incluidas varias familias de factores de transcripción (TF), descritos por el autor principal Aaron Ogden como reguladores maestros de la expresión génica, se expresaban de manera diferente en el sistema de raíces durante el desarrollo de la planta. 

Específicamente, cinco miembros de la familia TF se regularon al alza, lo que significa que había más receptores dentro de la célula, cuando la planta entró en la etapa de arranque / encabezado, mientras que otros dos TF se regularon negativamente (menos receptores en la célula). Esto sugiere que las familias de FT están involucradas en fases específicas de enraizamiento y podría incluir la regulación de las etapas reproductivas de una planta.

La importancia de esta investigación se puede resumir en dos palabras: alimentación y energía.

Los céspedes, los campos de cereales y los pastos para vacas son todos pastos. Y los campos de cereales, llamados así porque incluyen trigo, arroz, cebada y maíz, son cuatro de los cinco cultivos principales que alimentan a las personas en todo el mundo. Suponiendo que continúen creciendo a su ritmo actual mientras el crecimiento de la población sigue aumentando, estamos ante una escasez de sustento. Además, el sorgo, también una hierba, es crucial para nuestro futuro bioenergético.

Entonces, la búsqueda se convierte en manipular células vegetales en momentos específicos de su ciclo de crecimiento para controlar su producción. «Una táctica similar funciona para controlar los genes promotores del crecimiento de las raíces dentro de las plantas para que podamos convertirlos en biomasa de manera más eficiente», explicó Ahkami.


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